
类型: 健康医疗 版本: V3.6
大小: 1,344.4 时间: 2025-12-13






。假设有两个人V和P。其中P作为数独的出题者,给V设置了一道数独游戏的题目,V来完成这个题目。但是过了很久V都没有解决这个题目,于是他怀疑P出的数独题目没有解,要求P证明自己出的题目是有解的。此时如果P直接将解告诉V,就可以显然地证明这个题目有解,但这样V也没法独自完成这道数独,享受到其中的乐趣,因此P希望在不告诉V答案任何信息的情况下证明这道题有解并且自己知道这个解。
为此,P和V进行了一种证明方案,该方案主要分为三个阶段。
1.承诺阶段
首先P将答案的每个数字写在一个小纸片上,并按照答案摆放,题目中已有的数字正面朝上,空格部分正面朝下,如图二所示摆在桌子上。这样V得到的信息和题目完全一致。我们称这81个纸片的放置为P的“承诺”,该阶段为承诺阶段。
2.挑战阶段
尽管V不能直接将纸片翻转查看数字(因为这样将会泄漏答案),但是V可以在行、列、格中任意指定一种验证方式。如图三所示,V选择按照行的方式进行挑战。
3.回应挑战阶段
由于V选择按照行的方式进行验证,如图三所示,则P将桌面上每行的9张卡片装入一个袋子里,并且通过摇晃等方式将纸片进行混淆。将所有纸袋交给V,作为挑战的回应。
4.验证阶段
经过混淆后打开纸袋,V可以验证每个纸袋里的9张纸片刚好写上了1-9这9个数字,如图四所示。这也意味着P在承诺阶段做出的承诺满足“每行1-9都出现并且只出现一次”这一要求,同时在一定程度上说明P做出的承诺很可能是一个合法的解(因为随意给出的数字不会满足这一要求,并且在做出承诺的时候并不知道V会选择行、列、格哪种方式进行验证)。
5.重复阶段
尽管一次验证成功能在一定程度上说明P做出的承诺很可能是一个合法的解,但是V并不满足,因为存在[公式]的概率P事先猜对V选择行进行验证,然后给出的承诺仅仅满足行要求,不满足列要求和格要求。或者P拥有满足两项要求,但是不满足第三项要求的错误答案,此时猜对的概率为[公式]。但这并不重要,因为P为了以很大概率向V证明自己知道该数独的解,会和V重复进行该方案的承诺阶段、挑战阶段、回应挑战阶段和验证阶段,允许V在挑战阶段任意选择验证方式,如果出现任何一次验证错误则表示证明失败。
假设进行的[公式]次过程都验证成功,那么可以计算P在不知道数独答案的条件下单次验证成功的概率最大为[公式](考虑P满足两项要求,但是不满足第三项要求的错误答案),由于每次验证满足独立同分布,所有验证都成功的概率为[公式]。随着[公式]的增大,这一概率趋近于0,而P拥有正确答案的概率趋近于1,表明V可以以大概率相信P拥有正确答案。
零知识证明概念
上述例子能对应零知识证明方案中的各项概念:
“P知道特定数独的正确答案“对应“命题”:某一可以验证真假的陈述。
“P“对应“证明者(Proofer)”:作为零知识证明的一参与方,证明某一命题真实性的同时不泄漏任何相关信息。
”V“对应“验证者(Verifier)“:作为零知识证明的另一参与方,验证证明者提出的命题及相关证明是否正确。
“承诺阶段(Commit)“:证明者针对命题做出承诺,该承诺等待验证者提出挑战并进行验证。
“挑战阶段(Challenge)“:验证者选择随机数(即上述例子中的行、列或格)对提出的承诺进行挑战。
“回应挑战阶段(Response)“:证明者将收到的随机数结合给出的承诺(承诺不可修改),返回挑战的回应。
“验证阶段(Verify)“:验证者验证挑战的回应是否正确,如果错误,则证明失败,如果成功则可进行下一次挑战,直到可以相信的概率达到验证者接受的条件,则证明成功。
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我们将来会加入更多的木材主题和变化形式。
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